Acústica

Definición de acústica

Esta rama de la física se tiene en cuenta en muchas disciplinas diferentes, como la medicina, la música, la ficología, la arquitectura o el habla, entre muchas otras. Por tanto, la acústica es una ciencia interdisciplinar que se aplica en muchos campos distintos.

Ejemplos de acústica

La acústica se ramifica en muchas subdisciplinas diferentes. A continuación, hemos proporcionado información sobre cinco ejemplos distintos de acústica, y los cinco son distintos con sus propias cualidades y propósitos. Algunos tipos de acústica tienen más finalidad que otros, y algunas formas de acústica son exclusivamente un perjuicio para nosotros. He aquí algunos de estos ejemplos:

Ruido ambiental

La acústica ambiental se explica por sí misma: describe el estudio de todas las formas de ruido que se producen en el medio ambiente. En concreto, la mayoría de las cosas del entorno emiten sonido y vibraciones como forma secundaria de energía. Por ejemplo, un coche que circula por una carretera utiliza principalmente energía cinética, pero, como todo el mundo sabe, también emite ruido durante la marcha, principalmente debido al motor. Cualquier versión de este tipo de ruido, normalmente ruido no deseado, es ruido ambiental. Es un objetivo típico intentar minimizar al máximo esta forma de acústica, ya que no sirve para nada y puede causar molestias.

Acústica musical

En un extremo diferente del espectro, la acústica musical se refiere al estudio del sonido producido intencionadamente. En concreto, abarca cómo utilizamos sonidos específicos para generar notas musicales, lo que puede implicar tanto sonidos creados a partir de cualquier tipo de instrumento, como sonidos generados a partir de la propia voz humana. El estudio de la acústica musical también tiene en cuenta cómo escuchamos y percibimos el sonido musical, y cómo responde nuestro oído a cada forma de nota musical.

Ultrasonidos

El ultrasonido es un sonido que no podemos oír porque su frecuencia está por encima del límite superior de la audición humana. Concretamente, es un sonido que tiene una frecuencia demasiado alta para que los humanos puedan oírlo, ya que los humanos sólo somos capaces de oír hasta unos 20.000 hercios. Los ultrasonidos, aunque no se diferencian del sonido normal más que en la frecuencia, tienen diversos usos prácticos. Por ejemplo, los ultrasonidos pueden utilizarse para medir grandes distancias, así como para detectar objetos concretos al otro lado de barreras físicas.

Un ejemplo de ecolocalización. El sujeto A emite un sonido hacia el sujeto B, y escucha el sonido que regresa. Su cerebro es capaz de determinar la distancia entre él y el sujeto B. autor: Marek M fuente: La ecolocalización de los quirópteros

Infrasonidos

Los infrasonidos son sonidos de frecuencia demasiado baja para que los oigan los humanos. El extremo inferior de la audición humana es inferior a 20 hercios, por lo que todo lo que sea inferior a eso engloba el Infrasonido. Por ejemplo, los terremotos producen grandes ondas sísmicas, y estas ondas tienen frecuencias muy bajas por debajo del rango de audición humana. Utilizando este Infrasonido, podemos detectar la ubicación de los terremotos, su punto de origen e inferir su gravedad potencial.

Vibración y dinámica

Esta forma de acústica se centra en el ruido emitido como energía residual en los dispositivos mecánicos, o en cualquier dispositivo que tenga muchas piezas móviles. Este ruido suele dar lugar a vibraciones, y las vibraciones en un sistema complejo pueden impedir fácilmente que el sistema funcione de la forma prevista o dañarlo con el tiempo. Un problema particular es la llamada resonancia vibratoria, en la que la vibración resuena con la máquina circundante y provoca vibraciones aún más violentas. Este campo también afecta a los terremotos, ya que los daños que causan son esencialmente el resultado de vibraciones a una escala enorme. El objetivo de este campo es ayudar a minimizar los daños que pueden causar estas vibraciones.

¿Qué importancia tiene la acústica?

La acústica y el estudio general del sonido y las vibraciones desempeñan muchas funciones importantes en el campo de la física. Algo que es vital en muchos campos diferentes que ya hemos tocado es la minimización del ruido y las vibraciones. Las vibraciones y el sonido causan muchos problemas en muchos sistemas diferentes. Ya hemos mencionado los daños que pueden causar las vibraciones durante un largo periodo de uso de una máquina u otro sistema mecánico, así como impedir que una máquina funcione. Sin embargo, otras cuestiones relacionadas con la salud de los seres humanos, como los ruidos fuertes que pueden dañar el tímpano humano, también son asuntos importantes que entran dentro del estudio de la acústica.

Uno de los primeros precursores del estudio de la acústica es la música. Históricamente, los músicos se sirvieron de la experimentación para desarrollar los instrumentos y las escalas musicales que seguimos utilizando hoy en día. La teoría musical se creó i diferentes culturas de múltiples formas distintas.

Otro uso práctico de la acústica es el análisis del sonido y las vibraciones que se producen de forma natural. Los científicos estudian el sonido y las vibraciones que proceden del océano, del subsuelo en forma de terremotos y de la atmósfera para estudiar los patrones meteorológicos. La intensidad de estas vibraciones y sonidos puede servir de guía para determinar otros factores o localizar los objetos que buscan los científicos. Por ejemplo, conocer la intensidad de un sonido en varios lugares permite averiguar su origen.

¿Cuál es la diferencia entre sonido y acústica?

El sonido y la acústica son conceptos muy similares y se te podría perdonar que pensaras que significan lo mismo; sin embargo, difieren sutilmente. El sonido depende completamente de la audición humana y de cómo una persona interpretará ese sonido, lo que significa que las ondas sonoras sólo pueden producirse entre frecuencias de \(20,\mathrm{Hz}) y \(20,000,\mathrm{Hz}), ya que ése es el rango de audición humana. Sin embargo, esto no es definitivo, y hay excepciones a esta regla. En general, sin embargo, el sonido es una onda en el aire con una longitud de onda específica que las personas pueden interpretar.

Los seres humanos interpretan el sonido a través del tímpano. Hay partes de tu oído que son increíblemente sensibles a las vibraciones que componen el sonido, y vibrarán a las mismas frecuencias de las ondas sonoras que las golpeen. Este fenómeno se conoce como resonancia. Estas vibraciones se convierten en señales eléctricas que el cerebro interpreta como sonido. La resonancia del tímpano funciona igual que todos los sólidos, en el sentido de que tiene un límite. Por eso sólo somos capaces de oír hasta $20,000\mathrm{Hz}$por encima de esta frecuencia, el tímpano no es capaz de resonar con las ondas sonoras entrantes.

Esquema del oído humano. Las distintas partes que componen el tímpano, como el martillo, el yunque, el estribo y la membrana timpánica, resuenan cuando un sonido entra en contacto con él. Autor: Inductiveload. Fuente: Anatomía del oído humano con cartografía de frecuencias cocleares.svg

La acústica se ocupa de la física de las ondas de presión de todas las frecuencias y estudia lo que ocurre entre la generación de un sonido y su interpretación por un oyente, más que cómo interpreta el ser humano el sonido. Esto implica estudiar cómo interactúa el sonido con el medio por el que viaja, la región por la que puede viajar el sonido y cómo será absorbido, amortiguado, difundido o reflejado por los materiales vecinos.